[实用新型]电容式节能自动充电器

说明书

本实用新型是一种特别适用于5号镍镉电池充电的电容式节能自动充电器。

镍镉电池是近年来出现的一种新型电源，它具有内阻小，寿命长，响应快等特点，是目前家用小电器中比较理想的电源之一。镍镉电池可反复充电使用千次以上，成本低廉，普及应用的前景广阔。因此，与其配套的各种充电器随之应运而生。

目前，市场上销售的各类充电器，主要是用变压器降压隔离、整流、限流、取压自控等程序对电池充电。这类充电器的不足之处是损耗大，充电效率低，仅为15－35％。

本实用新型的任务是提供一种新型节能自动充电器。

本实用新型是这样实现的：它包括塑料盒和印刷电路板；塑料盒包括外壳、上盖；输入电路、整流电路、自动控制电路、发光二极管显示电路以及电池夹、电压控制旋钮和电源插头均焊接在印刷电路板上，印刷电路板装入塑料盒里。这样即可组成本实用新型提出的充电器。其特征是输入电路中采用了主电容和吸收电容，自动电路中采用了与主电容相匹配的可控硅。

由于本实用新型的工作电路中用主电容取代变压器，既可以大大提高充电效率，又可以减小充电器的体积。另外，在本实用新型中还应用主电容的限流特  性进一步引进了可控硅对充电器实行自动控制，其充电效率可达70％以上。

结合附图，再将本实用新型的结构和工作原理详细叙述如下：

图1是本实用新型的电路原理图。

图2是本实用新型的结构安装示意图。

图1中的工作电路是由输入电路、整流电路、自动控制电路和发光二极管显示电路组成的。AB是输入端，由C1、C2和R1组成输入电路。其中，C1是电路工作主电容，其值在0.47微法到4.7微法之间。它对CD输出端起限流作用。C2是吸收电容，其值在3到12微法之间，它的主要作用是把C1主电容上产生的浪涌电流回馈给电网，保护后续电路不受浪涌电流的冲击。电阻R1是主电容的放电电阻。D1－4构成桥式整流电路，实现交直流变换，由EF端输出脉动的直流电流。LED是发光二极管，它具有充电显示和充电结束显示功能。当发光二极管LED连续发光时，表示整个电路正在充电；当发光二极管LED一闪一闪地发光或发微光时，表示充电结束。电位器W1、电阻R3和可控硅SCR组成自动控制电路，控制电压的大小由电位器W1调整而定，可控硅SCR的工作参数是电压在400伏到600伏之间，电流在0.3安培到3安培之间。D5是单向导通二极管，当电池充电结束后它可以抑制电池对电路放电。e是被充电池组。

主电容C1与放电电阻R1并联，然后与吸收电容C2串联，整流电路输入端CD与吸收电容C2并联，整流电路输出端EF与可控硅SCR并联，发光二极管LED与电阻R2串联后并接在整流电路输出端EF上，单向导通二极管D5与电位器W1串联后，并接在整流电路EF上，电阻R3接入可控硅SCR的控制极和电位器W1的中间触头上，被充电池组e与电位器W1并联。

主电容C1参数的确定。假设被充电为3节5号镍镉电池，额定充电电流为50毫安。由图1中的电路可以看出，CD两端电压在充电时应为5伏左右（每节镍镉电池电压为1.25伏，二极管导通电压为0.6伏左右），因此，电网电压基本上降落在主电容C1上。

电欧姆定律可知

Z＝／…………………（1）

式中：－－电网电压

－－回路电流

Z－－回路主抗

因为：

式中：Xc－－容抗

Xl－－感抗

R－－回路电阻

由图1中电路可以看出，电路中没有电感，所以Xl＝0，而回路电阻R由输出电压和输出电流而定，即：

R＝U／I＝5伏／50毫安＝0.1千欧

又因为Xc＞＞R，所以，R和Xl均可忽略不计，所以：

Z＝Xc＝1／WC1＝1／2πfCl…………（2）

式中：Xc－－容抗

W－－交流电的角频率，W＝2πf

f－－交流电的频率，

Cl－－是主电容的标定值（单位为法拉）

由公式（2）得：Xc＝1／2πfCl＝3.18KΩ，远远大于R＝0.1KΩ，所以，R可忽略不计。

整理（1）式及（2）式可得：

＝2πfCl………………（3）

由公式（3）可知，根据不同的电流值要求，可得出不同的主电容值。